尿素是一种重要的氮肥.工业上常以液氨和为原料合成尿素,合成反应如下:
反应ⅰ:
反应ⅱ:
(1)合成尿素总反应的热化学方程式为_______ 。
(2)为防止反应ⅰ中氨基甲酸铵分解成和,应采取的措施是_______ (填标号)。
A.升高温度 B.降低温度 C.增大压强 D.减小压强
(3)Frejacques测定反应ⅱ中氨基甲酸铵[氨碳比]脱水速率,获得转化率()与反应温度、反应时间的关系如图。
①当反应温度高于氨基甲酸铵熔点时,脱水速率明显加快.则氨基甲酸铵熔点位于_______ (填标号)。
A.140~145℃ B.145~155℃ C.155~160℃ D.160~170℃
②尿素会发生如下水解及缩合副反应:
温度升高,副反应加剧.当氨碳比、反应温度高于200℃时,转化率却不会随反应时间的延长而下降,其原因是_______ 。
(4)我国科学家利用电催化偶联和制备尿素.结合实验与计算机模拟结果,研究了合金表面碳氮偶联的反应历程,如图所示,其中吸附在合金表面上的物种用*标注。
①已知尿素中碳元素为+4价.碳氮偶联过程中化合价发生变化的元素有_______ 。
②碳氮偶联过程,氮原子上结合第_______ 个H+是生成尿素的决速步骤。
③碳氮偶联形成中间体,大大抑制了副产物_______ 的形成(填化学式)。
反应ⅰ:
反应ⅱ:
(1)合成尿素总反应的热化学方程式为
(2)为防止反应ⅰ中氨基甲酸铵分解成和,应采取的措施是
A.升高温度 B.降低温度 C.增大压强 D.减小压强
(3)Frejacques测定反应ⅱ中氨基甲酸铵[氨碳比]脱水速率,获得转化率()与反应温度、反应时间的关系如图。
①当反应温度高于氨基甲酸铵熔点时,脱水速率明显加快.则氨基甲酸铵熔点位于
A.140~145℃ B.145~155℃ C.155~160℃ D.160~170℃
②尿素会发生如下水解及缩合副反应:
温度升高,副反应加剧.当氨碳比、反应温度高于200℃时,转化率却不会随反应时间的延长而下降,其原因是
(4)我国科学家利用电催化偶联和制备尿素.结合实验与计算机模拟结果,研究了合金表面碳氮偶联的反应历程,如图所示,其中吸附在合金表面上的物种用*标注。
①已知尿素中碳元素为+4价.碳氮偶联过程中化合价发生变化的元素有
②碳氮偶联过程,氮原子上结合第
③碳氮偶联形成中间体,大大抑制了副产物
更新时间:2021-01-22 15:48:45
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【推荐1】实现二氧化碳选择性、稳定性加氢合成甲醇是“甲醇经济”理念下的一个重要成果。由CO2和H2合成CH3OH的反应过程如下:
I.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H1=+40.9kJ·mol-1
II.CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H2=-90.4kJ·mol-1
回答下列问题:
(1)如图是一种特定条件下反应I机理中的第一步变化,则碳原子的杂化类型从____ 变为___ 。
(2)写出由CO2和H2合成CH3OH的热化学方程式为____ 。
(3)恒压条件下,按n(CO2):n(H2)=1:3投料时,该反应在无分子筛膜和有分子筛膜时甲醇的平衡产率随温度的变化如图所示。(分子筛膜能选择性分离出H2O)
①根据图中数据,恒压条件下采用有分子筛膜时的最佳反应温度为____ ℃。
②有分子筛膜时甲醇产率高的原因是____ 。
(4)不同压强下,依然按n(CO2):n(H2)=1:3投料,测定CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率随温度的变化关系如图所示。
已知:CO2的平衡转化率=×100%
CH3OH的平衡产率=×100%
①压强:p1____ p2(填“>”“=”或“<”),判断依据是____ 。
②纵坐标表示CO2平衡转化率的是图____ (填“甲”或“乙”)。
③图乙中T1温度时,两条曲线几乎交于一点的原因是____ 。
I.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H1=+40.9kJ·mol-1
II.CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H2=-90.4kJ·mol-1
回答下列问题:
(1)如图是一种特定条件下反应I机理中的第一步变化,则碳原子的杂化类型从
(2)写出由CO2和H2合成CH3OH的热化学方程式为
(3)恒压条件下,按n(CO2):n(H2)=1:3投料时,该反应在无分子筛膜和有分子筛膜时甲醇的平衡产率随温度的变化如图所示。(分子筛膜能选择性分离出H2O)
①根据图中数据,恒压条件下采用有分子筛膜时的最佳反应温度为
②有分子筛膜时甲醇产率高的原因是
(4)不同压强下,依然按n(CO2):n(H2)=1:3投料,测定CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率随温度的变化关系如图所示。
已知:CO2的平衡转化率=×100%
CH3OH的平衡产率=×100%
①压强:p1
②纵坐标表示CO2平衡转化率的是图
③图乙中T1温度时,两条曲线几乎交于一点的原因是
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【推荐2】利用1—甲基萘(1—)制备四氢萘类物质(,包括1—和5—)。反应过程中伴有生成十氢茶(1—)的副反应,涉及反应如图:
回答下列问题:
(1)已知一定条件下反应的焓变分别为,则反应的焓变为_____ (用含的代数式表示)。
(2)四个平衡体系的平衡常数与温度的关系如图甲所示。
①c、d分别为反应和的平衡常数随温度变化的曲线,则表示反应的平衡常数随温度变化曲线为_____ 。
②已知反应的速率方程(分别为正、逆反应速率常数,只与温度、催化剂有关)。温度下反应达到平衡时,温度下反应达到平衡时。由此推知,_____ 。(填“>”,“<”或“=”)。
③下列说法错误的是_____ 。
A.四个反应均为放热反应
B.压强越大,温度越低越有利于生成四氢萘类物质
C.反应体系中1—最稳定
D.由上述信息可知,时反应速率最快
(3)1—在的高压氛围下反应(压强近似等于总压)。不同温度下达平衡时各产物的选择性(某生成物i的物质的量与消耗1—的物质的量之比)和物质的量分数(表示物种i与除外其他各物种总物质的量之比)随1—平衡转化率y的变化关系如图乙所示,1—平衡转化率y为80%时,1—的产率=_____ ;y为65%时反应的平衡常数_____ 。四氢萘类物质的物质的量分数随1—平衡转化率先增大后减小,结合平衡移动原理解释原因_____ 。
回答下列问题:
(1)已知一定条件下反应的焓变分别为,则反应的焓变为
(2)四个平衡体系的平衡常数与温度的关系如图甲所示。
①c、d分别为反应和的平衡常数随温度变化的曲线,则表示反应的平衡常数随温度变化曲线为
②已知反应的速率方程(分别为正、逆反应速率常数,只与温度、催化剂有关)。温度下反应达到平衡时,温度下反应达到平衡时。由此推知,
③下列说法错误的是
A.四个反应均为放热反应
B.压强越大,温度越低越有利于生成四氢萘类物质
C.反应体系中1—最稳定
D.由上述信息可知,时反应速率最快
(3)1—在的高压氛围下反应(压强近似等于总压)。不同温度下达平衡时各产物的选择性(某生成物i的物质的量与消耗1—的物质的量之比)和物质的量分数(表示物种i与除外其他各物种总物质的量之比)随1—平衡转化率y的变化关系如图乙所示,1—平衡转化率y为80%时,1—的产率=
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【推荐3】杭州亚运会主火炬燃料是“零碳甲醇”,这是一种利用焦炉气中的和工业废气捕获的生产的绿色燃料。两者在适宜的过渡金属及其氧化物催化下发生反应:
(1)已知:
①则___________ (用含和的代数式表示);
②实验测得(记作)与温度(T)的关系如下图所示,则该反应___________ 0(填“>”“<”或“=”)。
(2)从焦炉气中提取氢气,需净化原料气,尤其要脱除其中的含硫杂质。除了从环保角度考虑外,其主要目的是___________ ;
(3)250℃,在甲(容积为)、乙(容积为)两刚性容器中分别充入和,在适宜的催化剂作用下发生合成甲醇的反应,容器内总压强随时间变化如图所示:
①其中B曲线对应___________ 容器中压强的变化情况(填“甲”或“乙”):
②利用图中数据计算250℃该反应的分压平衡常数___________ (结果用分数表示)。
(4)研究合成甲醇的催化剂时,在其他条件不变仅改变催化剂种类的情况下,对反应器出口产品进行成分分析,结果如下图所示:
在以上催化剂中,该反应选择的最佳催化剂为___________ ;
(5)在研究该反应历程时发现:反应气中水蒸气含量会影响的产率。为了研究水分子对该反应机制的内在影响,我国学者利用计算机模拟,研究添加适量水蒸气前后对能垒较大的反应历程能量变化的影响,如图所示(吸附在催化剂表面上的物种用*标注):
①写出有水参与时的化学方程式___________ 。
②资料显示:水也可以使催化剂活化点位减少。结合资料、上图及学过的知识推测在反应气中添加水蒸气将如何影响甲醇产率及产生这种影响的原因(任答两点)___________ 。
(1)已知:
①则
②实验测得(记作)与温度(T)的关系如下图所示,则该反应
(2)从焦炉气中提取氢气,需净化原料气,尤其要脱除其中的含硫杂质。除了从环保角度考虑外,其主要目的是
(3)250℃,在甲(容积为)、乙(容积为)两刚性容器中分别充入和,在适宜的催化剂作用下发生合成甲醇的反应,容器内总压强随时间变化如图所示:
①其中B曲线对应
②利用图中数据计算250℃该反应的分压平衡常数
(4)研究合成甲醇的催化剂时,在其他条件不变仅改变催化剂种类的情况下,对反应器出口产品进行成分分析,结果如下图所示:
在以上催化剂中,该反应选择的最佳催化剂为
(5)在研究该反应历程时发现:反应气中水蒸气含量会影响的产率。为了研究水分子对该反应机制的内在影响,我国学者利用计算机模拟,研究添加适量水蒸气前后对能垒较大的反应历程能量变化的影响,如图所示(吸附在催化剂表面上的物种用*标注):
①写出有水参与时的化学方程式
②资料显示:水也可以使催化剂活化点位减少。结合资料、上图及学过的知识推测在反应气中添加水蒸气将如何影响甲醇产率及产生这种影响的原因(任答两点)
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【推荐1】为了解决能源的可再生及将CO2变废为宝等问题,科学家借鉴自然界的光合作用原理,通过“人工” 光合作用合成了甲醇等液态燃料,因此甲醇又被称为液态太阳燃料。液态太阳燃料的合成及应用如下图所示。 请回答:
(1) 联系自然界的光合作用原理,并结合上述图示, 写出“人工”光合作用的化学方程式;______ ;在图示转化过程中,太阳能除了储存在甲醇中,还储存在_____ 中(填化学式)。
(2)图中热催化过程的反应原理为CO2(g) + 3H2(g) = CH3OH(g) + H2O(g)△H。
已知:2H2(g)+O2(g)=2H2O (g)△H1= -483.6 kJ•mol-1;
2CH3OH(g)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g)△H2=-1352.86 kJ•mol-1
△H =_____________ 。
(3)实验室对热催化反应进行模拟探究:一定温度下,向容积均为2 L 的恒容密闭容器中分别通入1.0 mol CO2(g)和3.0 mol H2(g), 在不同催化剂X、Y 的催化下发生反应。测得5 min时,CO2转化率与温度的变化关系如图所示。
①该反应适宜选用的催化剂为__________ (填“X'”或 “Y”)。
②T1K时,a点对应容器在0~5 min内的平均反应速率v(H2)=______ ;b、c点对应状态下反应物的有效碰撞几率b______ c(填“>”“<”或“=”),原因为___________ 。
③T2K时,若反应前容器内的压强为p, 则该温度下反应的平衡常数KP=_________ 。 (KP为用分压表示的平衡常数)。
(4)我国化学家结合实验和计算机模拟结果,研究得出热催化反应的一种可能历程如图所示,其中自由基用“•”标出,过渡态用TS表示。
四个过渡态中对反应速率影响最大的是____ ,理由为____ ;该步骤的化学方程式为____ 。
(1) 联系自然界的光合作用原理,并结合上述图示, 写出“人工”光合作用的化学方程式;
(2)图中热催化过程的反应原理为CO2(g) + 3H2(g) = CH3OH(g) + H2O(g)△H。
已知:2H2(g)+O2(g)=2H2O (g)△H1= -483.6 kJ•mol-1;
2CH3OH(g)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g)△H2=-1352.86 kJ•mol-1
△H =
(3)实验室对热催化反应进行模拟探究:一定温度下,向容积均为2 L 的恒容密闭容器中分别通入1.0 mol CO2(g)和3.0 mol H2(g), 在不同催化剂X、Y 的催化下发生反应。测得5 min时,CO2转化率与温度的变化关系如图所示。
①该反应适宜选用的催化剂为
②T1K时,a点对应容器在0~5 min内的平均反应速率v(H2)=
③T2K时,若反应前容器内的压强为p, 则该温度下反应的平衡常数KP=
(4)我国化学家结合实验和计算机模拟结果,研究得出热催化反应的一种可能历程如图所示,其中自由基用“•”标出,过渡态用TS表示。
四个过渡态中对反应速率影响最大的是
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【推荐2】CO2的过量排放会造成温室效应,CO2的固定可以有效的缓解这一问题。
已知键能数据如下表(单位:kJ/mol):
(1)在催化剂Ni—CeO2的作用下,CO2(g)和H2(g)反应生成CH4(g)和H2O(g),其反应历程如下图所示(吸附在催化剂表面的物种用*标注)。保持CO2与H2的体积比为1:4,反应气的总流量控制在40mL/min,通过320℃催化剂表面,反应未达到平衡状态。
①主反应生成甲烷,热化学方程式为_______ 。
②欲提高CH4产率,可采取的措施是_______ (写一种即可)。
③根据历程写出存在的副反应的化学方程式_______ 。
④测得CO2的转化率为80%,则CO2的反应速率为_______ mL/min。
(2)320℃时,将lmolCO2和4molH2混合于1L恒容密闭容器中,同时发生主副反应。
①下列说法可说明主副反应均已达到平衡状态的是_______ (填选项字母)。
A.容器内密度不再发生变化
B.容器内气体的平均摩尔质量不再发生变化
C.容器内压强不再发生变化
D.4v正(CO2)=v逆(H2)
E.容器内各物质的物质的量n(CO2):n(H2):n(CH4):n(H2O)=1:4:1:2
②平衡后测得c(H2O)=1.93mol/L,c(CH4)=0.95mol/L,主反应的平衡常数K=_______ (mol/L)-2(写出计算式,不用计算出结果)。
(3)可以利用直流光电池将CO2和H2O转化为HCOOH和O2,O2在_______ (填“阳极”或“阴极”)表面生成,通入CO2电极发生反应的电极反应为_______ 。
已知键能数据如下表(单位:kJ/mol):
共价键 | C=O | C—H | H—H | H—O |
键能 | 799 | 413 | 436 | 463 |
(1)在催化剂Ni—CeO2的作用下,CO2(g)和H2(g)反应生成CH4(g)和H2O(g),其反应历程如下图所示(吸附在催化剂表面的物种用*标注)。保持CO2与H2的体积比为1:4,反应气的总流量控制在40mL/min,通过320℃催化剂表面,反应未达到平衡状态。
①主反应生成甲烷,热化学方程式为
②欲提高CH4产率,可采取的措施是
③根据历程写出存在的副反应的化学方程式
④测得CO2的转化率为80%,则CO2的反应速率为
(2)320℃时,将lmolCO2和4molH2混合于1L恒容密闭容器中,同时发生主副反应。
①下列说法可说明主副反应均已达到平衡状态的是
A.容器内密度不再发生变化
B.容器内气体的平均摩尔质量不再发生变化
C.容器内压强不再发生变化
D.4v正(CO2)=v逆(H2)
E.容器内各物质的物质的量n(CO2):n(H2):n(CH4):n(H2O)=1:4:1:2
②平衡后测得c(H2O)=1.93mol/L,c(CH4)=0.95mol/L,主反应的平衡常数K=
(3)可以利用直流光电池将CO2和H2O转化为HCOOH和O2,O2在
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【推荐3】研究氧化制对资源综合利用有重要意义。相关的主要化学反应有:
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
已知:时,相关物质的相对能量(如图1)。
可根据相关物质的相对能量计算反应或变化的(随温度变化可忽略)。例如: 。
请回答:
(1)①根据相关物质的相对能量计算_____ 。
②下列描述正确的是_____
A 升高温度反应Ⅰ的平衡常数增大
B 加压有利于反应Ⅰ、Ⅱ的平衡正向移动
C 反应Ⅲ有助于乙烷脱氢,有利于乙烯生成
D 恒温恒压下通水蒸气,反应Ⅳ的平衡逆向移动
③有研究表明,在催化剂存在下,反应Ⅱ分两步进行,过程如下:,且第二步速率较慢(反应活化能为)。根据相关物质的相对能量,画出反应Ⅱ分两步进行的“能量-反应过程图”,起点从的能量,开始(如图2)_____ 。
(2)①和按物质的量1:1投料,在和保持总压恒定的条件下,研究催化剂X对“氧化制”的影响,所得实验数据如下表:
结合具体反应分析,在催化剂X作用下,氧化的主要产物是______ ,判断依据是_______ 。
②采用选择性膜技术(可选择性地让某气体通过而离开体系)可提高的选择性(生成的物质的量与消耗的物质的量之比)。在,乙烷平衡转化率为,保持温度和其他实验条件不变,采用选择性膜技术,乙烷转化率可提高到。结合具体反应说明乙烷转化率增大的原因是_____ 。
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
已知:时,相关物质的相对能量(如图1)。
可根据相关物质的相对能量计算反应或变化的(随温度变化可忽略)。例如: 。
请回答:
(1)①根据相关物质的相对能量计算
②下列描述正确的是
A 升高温度反应Ⅰ的平衡常数增大
B 加压有利于反应Ⅰ、Ⅱ的平衡正向移动
C 反应Ⅲ有助于乙烷脱氢,有利于乙烯生成
D 恒温恒压下通水蒸气,反应Ⅳ的平衡逆向移动
③有研究表明,在催化剂存在下,反应Ⅱ分两步进行,过程如下:,且第二步速率较慢(反应活化能为)。根据相关物质的相对能量,画出反应Ⅱ分两步进行的“能量-反应过程图”,起点从的能量,开始(如图2)
(2)①和按物质的量1:1投料,在和保持总压恒定的条件下,研究催化剂X对“氧化制”的影响,所得实验数据如下表:
催化剂 | 转化率 | 转化率 | 产率 |
催化剂X | 19.0 | 37.6 | 3.3 |
②采用选择性膜技术(可选择性地让某气体通过而离开体系)可提高的选择性(生成的物质的量与消耗的物质的量之比)。在,乙烷平衡转化率为,保持温度和其他实验条件不变,采用选择性膜技术,乙烷转化率可提高到。结合具体反应说明乙烷转化率增大的原因是
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解题方法
【推荐1】甲醇是重要的化工原料,在有机合成中具有广泛应用。
Ⅰ.(1)用甲醇制取甲胺的反应为CH3OH(g)+NH3(g)CH3NH2(g)+H2O(g) ΔH。已知该反应中相关化学键的键能数据如下:
则该反应的ΔH =__________ kJ·mol−1。
Ⅱ.一定条件下,将2 mol CO和6 mol H2通入2 L密闭容器中发生如下反应:
主反应:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH<0 ①
副反应:2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH<0 ②
反应到t min时,达到平衡状态。平衡时CH3OH的体积分数φ(CH3OH)如图所示:
(2)图中a__________ b(填“大于”或“小于”)。图中Y轴表示温度,其理由是______________ 。
(3)若反应②的平衡常数K值变小,则下列说法中正确的是___________ (填序号)。
A.平衡均向正反应方向移动
B.平衡移动的原因是升高了温度
C.达到新平衡后,φ(CH3OH)减小
D.容器中φ(CH3OCH3)增大
(4)平衡时,M点CH3OH的体积分数为12.5%,c(CH3OCH3)=0.1 mol·L﹣1,则此时CO的转化率为________ ;用H2表示①的反应速率为______ mol·L﹣1·min﹣1。反应②的平衡常数K=___________ (用分数表示)。
Ⅰ.(1)用甲醇制取甲胺的反应为CH3OH(g)+NH3(g)CH3NH2(g)+H2O(g) ΔH。已知该反应中相关化学键的键能数据如下:
共价键 | C―O | H―O | N―H | C―N |
键能/kJ·mol−1 | 351 | 463 | 393 | 293 |
Ⅱ.一定条件下,将2 mol CO和6 mol H2通入2 L密闭容器中发生如下反应:
主反应:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH<0 ①
副反应:2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH<0 ②
反应到t min时,达到平衡状态。平衡时CH3OH的体积分数φ(CH3OH)如图所示:
(2)图中a
(3)若反应②的平衡常数K值变小,则下列说法中正确的是
A.平衡均向正反应方向移动
B.平衡移动的原因是升高了温度
C.达到新平衡后,φ(CH3OH)减小
D.容器中φ(CH3OCH3)增大
(4)平衡时,M点CH3OH的体积分数为12.5%,c(CH3OCH3)=0.1 mol·L﹣1,则此时CO的转化率为
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【推荐2】工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破。迄今为止,人类仍然在追求低成本、高产率的合成氨技术。
(1)已知时,的燃烧热;
。
①某种新型储氢材料的晶胞如图1所示,八面体中心为某价态铁的离子,顶点均为配体;四面体中心为硼原子,顶点均为氢原子。该化合物的化学式为___________ ,化合物中铁的电子排布式为___________ 。
②有人提出利用反应制备的思路。请结合有关数据说明该反应难以实现的原因:___________ 。
(2)经过理论计算并结合实验测量得出铁触媒表面合成氨反应全过程的能量变化如图2所示。其中(ad)表示吸附在催化剂表面。我国科学家提出了一种使用双温双控催化剂提高合成氨产率的新方法。该催化剂是在纳米铁表面复合少量具有光学活性的,通过光辐射产生温差(如体系温度为495℃时,的温度能达到547℃,而表面为415℃)。其催化合成氨机理如图3所示。
①500℃下的平衡浓度较400℃低的原因是___________ 。
②与传统的催化合成氨(铁触媒、400~500℃)相比,双催化剂双温催化合成氨更具优势的原因是___________ 。
(3)若将2.0mol和6.0mol通入体积为1L的密闭容器中,分别在和温度下进行反应。曲线A表示温度下的变化,曲线B表示温度下的变化,温度下反应到a点恰好达到平衡。
①温度___________ (填“>”、“<”或“=”,下同)。温度下恰好平衡时,曲线B上的点为,则m___________ 12,n___________ 3。
②温度下,若某时刻容器内气体的压强为起始时的80%,则此时_______ (填“>”、“<”或“=”)。
③计算温度下,Kc=___________ 。
(1)已知时,的燃烧热;
。
①某种新型储氢材料的晶胞如图1所示,八面体中心为某价态铁的离子,顶点均为配体;四面体中心为硼原子,顶点均为氢原子。该化合物的化学式为
②有人提出利用反应制备的思路。请结合有关数据说明该反应难以实现的原因:
(2)经过理论计算并结合实验测量得出铁触媒表面合成氨反应全过程的能量变化如图2所示。其中(ad)表示吸附在催化剂表面。我国科学家提出了一种使用双温双控催化剂提高合成氨产率的新方法。该催化剂是在纳米铁表面复合少量具有光学活性的,通过光辐射产生温差(如体系温度为495℃时,的温度能达到547℃,而表面为415℃)。其催化合成氨机理如图3所示。
①500℃下的平衡浓度较400℃低的原因是
②与传统的催化合成氨(铁触媒、400~500℃)相比,双催化剂双温催化合成氨更具优势的原因是
(3)若将2.0mol和6.0mol通入体积为1L的密闭容器中,分别在和温度下进行反应。曲线A表示温度下的变化,曲线B表示温度下的变化,温度下反应到a点恰好达到平衡。
①温度
②温度下,若某时刻容器内气体的压强为起始时的80%,则此时
③计算温度下,Kc=
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【推荐3】氮元素广泛存在于自然界中,对人类生命和生活具有重要意义:
Ⅰ.氮氧化物(NOx)是大气污染物,汽车尾气中含有氮氧化物NOx (NO和NO2的混合物),而汽车尾气是否为导致空气质量问题的主要原因,由此引发的“汽车限行”争议,是当前备受关注的社会性科学议题。
(1)反应,可有效降低汽车尾气污染物的排放。一定条件下该反应经历三个基元反应阶段,反应历程如图所示(TS表示过渡态、IM表示中间产物)。
三个基元反应中,反应速率最快的是_______ (填标号);已知图中。则反应_______ 。
(2)有人提议将上述反应设计成如下图所示的原电池,这样不仅能产生电能,还能消除环境污染,假设这种想法可行【该电池以掺杂氧化钇()的氧化锆()晶体为固体电解质,在熔融状态下传导氧离子(),其中多孔电极a、b均不参与电极反应】,下列判断不正确的是_____
Ⅱ.目前Haber-Bosch法是工业合成氨的主要方法,其生产时需要高温高压。
(3)合成氨的速率方程式为,v为反应的瞬时总速率,为正反应速率和逆反应速率之差,、是正、逆反应速率常数,、、分别表示、、的体积分数。合成氨反应的平衡常数_______ (用、表示)(已知:为用各物质的物质的量分数代替平衡浓度计算的平衡常数)。
(4)工业上通过降低温度而使氨气从反应后的混合气体中分离出来。这种方法的原理类似于下列方法中的_______(填序号)
Ⅲ.催化还原NO是重要的烟气脱硝技术,研究发现在以为主的催化剂上可能发生的反应过程如图甲。
(5)写出脱硝过程的总反应的化学方程式_______ 。
(6)催化氧化法去除NO是在一定条件下,用消除NO污染,其反应原理为,不同温度条件下,若将和,通入体积为1L的密闭容器中,分别在和温度下进行反应。图乙中曲线A表示温度下n(NO)的变化,曲线B表示温度下的变化,则温度_______ (填“>”“<”或“=”)。
Ⅰ.氮氧化物(NOx)是大气污染物,汽车尾气中含有氮氧化物NOx (NO和NO2的混合物),而汽车尾气是否为导致空气质量问题的主要原因,由此引发的“汽车限行”争议,是当前备受关注的社会性科学议题。
(1)反应,可有效降低汽车尾气污染物的排放。一定条件下该反应经历三个基元反应阶段,反应历程如图所示(TS表示过渡态、IM表示中间产物)。
三个基元反应中,反应速率最快的是
(2)有人提议将上述反应设计成如下图所示的原电池,这样不仅能产生电能,还能消除环境污染,假设这种想法可行【该电池以掺杂氧化钇()的氧化锆()晶体为固体电解质,在熔融状态下传导氧离子(),其中多孔电极a、b均不参与电极反应】,下列判断不正确的是_____
A.采用多孔电极的目的是易于吸附气体 |
B.多孔电极b为电池的负极 |
C.a极对应的电极反应为 |
D.b极对应的电极反应为 |
Ⅱ.目前Haber-Bosch法是工业合成氨的主要方法,其生产时需要高温高压。
(3)合成氨的速率方程式为,v为反应的瞬时总速率,为正反应速率和逆反应速率之差,、是正、逆反应速率常数,、、分别表示、、的体积分数。合成氨反应的平衡常数
(4)工业上通过降低温度而使氨气从反应后的混合气体中分离出来。这种方法的原理类似于下列方法中的_______(填序号)
A.过滤 | B.蒸馏 | C.渗析 | D.萃取 |
Ⅲ.催化还原NO是重要的烟气脱硝技术,研究发现在以为主的催化剂上可能发生的反应过程如图甲。
(5)写出脱硝过程的总反应的化学方程式
(6)催化氧化法去除NO是在一定条件下,用消除NO污染,其反应原理为,不同温度条件下,若将和,通入体积为1L的密闭容器中,分别在和温度下进行反应。图乙中曲线A表示温度下n(NO)的变化,曲线B表示温度下的变化,则温度
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【推荐1】为充分利用金属资源,某研究团队利用生产钴电极材料生的铜锰渣(含、、等物质)回收金属的一种流程如图所示:
回答下列问题:
(1)、中Mn元素的化合价为___________ .
(2)写出铜锰渣中与稀硫酸反应的化学方程式_____________ .
(3)研究团队认为该工艺可能利用了如下反应原理沉淀滤液1中的Cu2+:,.析出的Cu沉淀中还混有少量的S单质,原因是__________ (用离子方程式解释).
(4)依据反应萃取滤液2中的并进行操作Ⅱ,操作Ⅱ的名称是________ ;所得有机相中加入硫酸能进行反萃取的原因是________________________ (结合平衡移动原理解释).
(5)控制反应温度为,向滤液1中加入溶液,不同金属沉淀率与用量倍数的关系如下图所示.
当用量倍数为2.0时,水相中的金属阳离子主要含、_________ (填离子符号).
(6)用作电池材料,使用KOH溶液作电解液,充电时转化为的电极反应式为____________________ .
回答下列问题:
(1)、中Mn元素的化合价为
(2)写出铜锰渣中与稀硫酸反应的化学方程式
(3)研究团队认为该工艺可能利用了如下反应原理沉淀滤液1中的Cu2+:,.析出的Cu沉淀中还混有少量的S单质,原因是
(4)依据反应萃取滤液2中的并进行操作Ⅱ,操作Ⅱ的名称是
(5)控制反应温度为,向滤液1中加入溶液,不同金属沉淀率与用量倍数的关系如下图所示.
当用量倍数为2.0时,水相中的金属阳离子主要含、
(6)用作电池材料,使用KOH溶液作电解液,充电时转化为的电极反应式为
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解答题-原理综合题
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较难
(0.4)
【推荐2】研究氨的合成和分解对工业生产和防治污染有重要意义,回答下列问题:
(1)化学键键能数据如下:
氨分解反应的活化能,由此计算合成氨反应的活化能_______ 。
(2)在Fe催化剂作用下由氮气和氢气直接合成氨的反应历程为(*表示吸附态):化学吸附:;;表面反应:;;;脱附:;其中,的吸附分解反应活化能高、速率慢,决定了合成氨的整体反应速率。实际生产中,原料气中和物质的量之比为。从速率和转化率角度说明原料气中适度过量的理由:
①速率角度:_______ ;
②转化率角度:_______ 。
(3)已知反应:标准平衡常数,其中为标准压强(),、和为各组分的平衡分压,如:,p为平衡总压,为平衡系统中的物质的量分数。若和起始物质的量之比为,反应在恒定温度和标准压强下进行,的平衡转化率为,则_______ (用含的最简式表示)
(4)氨催化分解既可防治氨气污染,又能得到氢能源。在催化剂体系中,压强下氨气以一定流速通过反应器得到不同催化剂下相同时间内转化率随温度变化的关系如图所示。
使活化能最小的催化剂为_______ ;温度一定时,如果增大气体流速,则b点对应的点可能是____ (填“a”“c”“d”“e”或“f”)。
(1)化学键键能数据如下:
化学键 | H—H | N≡N | N—H |
436 | 946 | 391 |
(2)在Fe催化剂作用下由氮气和氢气直接合成氨的反应历程为(*表示吸附态):化学吸附:;;表面反应:;;;脱附:;其中,的吸附分解反应活化能高、速率慢,决定了合成氨的整体反应速率。实际生产中,原料气中和物质的量之比为。从速率和转化率角度说明原料气中适度过量的理由:
①速率角度:
②转化率角度:
(3)已知反应:标准平衡常数,其中为标准压强(),、和为各组分的平衡分压,如:,p为平衡总压,为平衡系统中的物质的量分数。若和起始物质的量之比为,反应在恒定温度和标准压强下进行,的平衡转化率为,则
(4)氨催化分解既可防治氨气污染,又能得到氢能源。在催化剂体系中,压强下氨气以一定流速通过反应器得到不同催化剂下相同时间内转化率随温度变化的关系如图所示。
使活化能最小的催化剂为
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解答题-原理综合题
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较难
(0.4)
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解题方法
【推荐3】乙烯、苯乙烯均是重要的化工原料。
工业上可用乙苯催化脱氢方法制备苯乙烯
①已知部分化学键的键能如下:
则+H2(g)的________ kJ/mol。
②实际生产中常在恒压条件下掺入高温水蒸气作为反应体系的稀释剂水蒸气不参加反应。在一定压强、900 K的条件下,乙苯的平衡转化率随着的增大而________ 填“增大”“减小”或“不变”。随着反应的进行,少量积碳会使催化剂活性减弱,水蒸气还有利于恢复催化剂活性,原因是____________ 用化学方程式表示。
苯乙烯可由乙苯和催化脱氢制得。其反应历程如下:
乙苯平衡转化率与的关系如图所示,当P(CO2)< 15 kPa时,乙苯平衡转化率随着增大而增大,其原因是__________ ,当P(CO2)> 15 kPa时,乙苯平衡转化率随着增大反而减小,其原因是____________ 。
研究表明金属次卟啉二甲酯能够顺利地选择性催化氧化苯乙烯生成苯甲醛,以该反应原理设计成酸性燃料电池,则电池负极的电极反应式为________ 。若该电池消耗标准状况下22.4L的,则外电路中理论上转移电子的物质的量为________ 。
(4)上海交通大学仇毅翔等研究了不同含金化合物催化乙烯加氢的反应历程如下图所示:
则____________ ,催化乙烯加氢效果较好的催化剂是________ (选填“”或“”)。
工业上可用乙苯催化脱氢方法制备苯乙烯
①已知部分化学键的键能如下:
化学键 | C-H | C-C | H-H | |
键能/(kJ/mol) | 412 | 348 | 612 | 436 |
则+H2(g)的
②实际生产中常在恒压条件下掺入高温水蒸气作为反应体系的稀释剂水蒸气不参加反应。在一定压强、900 K的条件下,乙苯的平衡转化率随着的增大而
苯乙烯可由乙苯和催化脱氢制得。其反应历程如下:
乙苯平衡转化率与的关系如图所示,当P(CO2)< 15 kPa时,乙苯平衡转化率随着增大而增大,其原因是
研究表明金属次卟啉二甲酯能够顺利地选择性催化氧化苯乙烯生成苯甲醛,以该反应原理设计成酸性燃料电池,则电池负极的电极反应式为
(4)上海交通大学仇毅翔等研究了不同含金化合物催化乙烯加氢的反应历程如下图所示:
则
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